DE102005053698A1

DE102005053698A1 - System und Verfahren zum Trocknen eines Brennstoffzellenstapels bei Systemabschaltung

Info

Publication number: DE102005053698A1
Application number: DE102005053698A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Thyroff; Thomas Weispfenning
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: General Motors LLC
Priority date: 2004-11-12
Filing date: 2005-11-10
Publication date: 2006-05-24
Anticipated expiration: 2025-11-11
Also published as: US7507488B2; DE102005053698B4; US20060105209A1

Abstract

Es ist ein System und ein Verfahren zum Trocknen eines Brennstoffzellenstapels nach einer Stapelabschaltung offenbart. Bei einer Ausführungsform wird ein Kühlfluid durch den Brennstoffzellenstapel gepumpt, nachdem das System abgeschaltet ist, um die Wärme, die immer noch in dem Kühlfluid unmittelbar nach der Abschaltung verfügbar ist, dazu zu verwenden, ein thermisches Gleichgewicht in dem Stapel vorzusehen. Bei einer anderen Ausführungsform wird das erhitzte Kühlfluid, das immer noch unmittelbar nach der Systemabschaltung vorhanden ist, durch einen Wärmetauscher für Kathodeneingangsgas geliefert, so dass Trocknungsluft von dem Systemkompressor durch das Kühlfluid erhitzt wird, bevor es in den Stapel eintritt. Bei einer anderen Ausführungsform ist ein separater Wärmetauscher vorgesehen, der das Trocknungsgas aufnimmt, bevor es in den Brennstoffzellenstapel geliefert wird.

Description

Diese Erfindung betrifft allgemein ein System und ein Verfahren zum Trocknen eines Brennstoffzellenstapels nach einer Stapelabschaltung und insbesondere ein System und ein Verfahren zum Trocknen eines Brennstoffzellenstapels nach einer Stapelabschaltung, wobei das System und das Verfahren umfasst, dass eine Stapelkühlmittelströmung verwendet wird, um ein thermisches Gleichgewicht in dem Stapel aufrechtzuerhalten, ein Wärmetauscher für Kathodeneinlassluft verwendet wird, um die Kathodenluft zu heizen, die zum Trocknen des Brennstoffzellenstapels verwendet wird, oder ein Wärmetauscher zum Heizen der Kathodenluft verwendet wird, die zum Trocknen des Brennstoffzellenstapels verwendet wird.

Wasserstoff ist ein sehr attraktiver Brennstoff, da er rein ist und dazu verwendet werden kann, effektiv Elektrizität in einer Brennstoffzelle zu erzeugen. Die Kraftfahrzeugindustrie wendet erhebliche Ressourcen bei der Entwicklung von Wasserstoffbrennstoffzellen als eine Energie- bzw. Antriebsquelle für Fahrzeuge auf. Derartige Fahrzeuge sind effizienter und erzeugen weniger Emissionen als heutige Fahrzeuge, die Verbrennungsmotoren verwenden.

Eine Wasserstoffbrennstoffzelle ist eine elektrochemische Vorrichtung, die eine Anode und eine Kathode mit einem Elektrolyt dazwischen umfasst. Die Anode nimmt Wasserstoffgas auf, und die Kathode nimmt Sauerstoff oder Luft auf. Das Wasserstoffgas wird in der Anode aufgespaltet, um freie Wasserstoffprotonen und Elektronen zu erzeugen. Die Wasserstoffprotonen gelangen durch den Elektrolyt an die Kathode. Die Wasserstoffprotonen reagieren mit dem Sauerstoff und den Elektronen in der Kathode, um Wasser zu erzeugen. Die Elektronen von der Anode können nicht durch den Elektrolyt gelangen und werden somit durch eine Last geführt, in der sie Arbeit verrichten, bevor sie an die Kathode geliefert werden. Die Arbeit dient dazu, das Fahrzeug zu betreiben.

Brennstoffzellen mit Protonenaustauschmembran (PEMFC) sind populäre Brennstoffzellen für Fahrzeuge. Die PEMFC umfasst allgemein eine protonenleitende Festpolymerelektrolytmembran, wie beispielsweise eine Perfluorsulfonsäuremembran. Die Anode und Kathode umfassen typischerweise fein geteilte katalytische Partikel, gewöhnlich Platin (Pt), das auf Kohlenstoffpartikeln getragen mit einem Ionomer gemischt ist. Die katalytische Mischung ist auf entgegengesetzte Seiten der Membran aufgetragen. Die Kombination der katalytischen Anodenmischung, der katalytischen Kathodenmischung und der Membran definiert eine Membranelektrodenanordnung (MEA). MEAs sind relativ teuer herzustellen und erfordern bestimmte Bedingungen für einen effektiven Betrieb. Diese Bedingungen umfassen ein richtiges Wassermanagement und eine richtige Befeuchtung sowie auch eine Steuerung katalysatorschädigender Bestandteile, wie beispielsweise Kohlenmonoxid (CO).

Verschiedene Brennstoffzellen werden typischerweise in einen Brennstoffzellenstapel kombiniert, um die gewünschte Leistung zu erzeugen. Beispielsweise kann ein typischer Brennstoffzellenstapel für ein Fahrzeug zweihundert gestapelte Brennstoffzellen umfassen. Der Brennstoffzellenstapel nimmt ein Kathodeneingangsgas, typischerweise eine Strömung aus Luft auf, die durch einen Kompressor über den Stapel getrieben wird. Es wird nicht der gesamte Sauerstoff in dem Stapel verbraucht, und ein Teil der Luft wird als ein Kathodenabgas abgegeben, das Wasser als ein Stapelnebenprodukt umfassen kann. Der Brennstoffzellenstapel nimmt auch ein Anodenwasserstoffeingangsgas auf, das in die Anodenseite des Stapels strömt.

Der Brennstoffzellenstapel umfasst eine Serie bipolarer Platten, die zwischen den verschiedenen MEAs in dem Stapel positioniert sind. Die bipolaren Platten umfassen eine Anodenseite und eine Kathodenseite für benachbarte Brennstoffzellen in dem Stapel. Anodengasströmungskanäle sind an der Anodenseite der bipolaren Platten vorgesehen, die ermöglichen, dass das Anodengas in die jeweilige MEA strömen kann. Kathodengasströmungskanäle sind an der Kathodenseite der bipolaren Platten vorgesehen, die ermöglichen, dass das Kathodengas an die jeweilige MEA strömen kann. Die bipolaren Platten bestehen aus einem leitenden Material, wie beispielsweise rostfreiem Stahl, so dass sie von den Brennstoffzellen erzeugte Elektrizität aus dem Stapel herausleiten. Die bipolaren Platten umfassen auch Strömungskanäle, durch die ein Kühlfluid strömt.

1 ist eine vereinfachte Draufsicht eines Brennstoffzellensystems 10 mit einer Brennstoffzelle 12, die eine Brennstoffzelle in einem Brennstoffzellenstapel darstellt. Die Brennstoffzelle 12 umfasst eine MEA 16, eine bipolare Platte 14 an der Anodenseite der MEA 16 und eine bipolare Platte 18 an der Kathodenseite der MEA 16. Die MEA 16 umfasst eine Membran, wie beispielsweise eine PEM, auf der ein Katalysator abgeschieden ist, so dass eine Katalysatorlage der MEA 16 zu der anodenseitigen bipolaren Platte 14 weist und eine Katalysatorlage der MEA 16 zu der kathodenseitigen bipolaren Platte 18 weist. Eine Anodendiffusionsmediumlage ist in Kontakt mit der Anodenseite der MEA 16 positioniert, und eine Kathodendiffusionsmediumlage ist in Kontakt mit der Kathodenseite der MEA 16 positioniert. Die Diffusionsmediumlagen sind poröse Lagen, die für einen Gastransport zu der MEA 16 und einen Wassertransport von der MEA 16 weg sorgen. Die andere Seite der bipolaren Platte 14 wäre die Kathodenseite für eine benachbarte Brennstoffzelle in dem Brennstoffzellenstapel und die andere Seite der bipolaren Platte 18 wäre die Anodenseite für die andere benachbarte Brennstoffzelle in dem Brennstoffzellenstapel. Auch würden die bipolaren Platten 14 und 18 Strömungskanäle für Kühlfluid umfassen.

Zwischen der MEA 16 und der anodenseitigen bipolaren Platte 14 ist ein Anodenströmungskanal 22 vorgesehen, der eine Anodeneingangsgasströmung aufnimmt, die mit dem Katalysator auf der Anodenseite der MEA 16 reagiert, wie es in der Technik gut bekannt ist. Ähnlicherweise ist zwischen der MEA 16 und der kathodenseitigen bipolaren Platte 18 ein Kathodenkanal 24 vorgesehen, der eine Kathodengasströmung aufnimmt, die mit einem Katalysator auf der Kathodenseite der MEA 16 reagiert. Die bipolaren Platten 14 und 18 sind so ausgebildet, dass sie eine Serie parallel beabstandeter Anodenströmungskanäle 22 und Kathodenkanäle 24 vorsehen. Geeignete Verteiler (nicht gezeigt) sind vorgesehen, um das Anodenwasserstoffgas an den Eingang der Anodenströmungskanäle 26 zu lenken und das Kathodengas an den Eingang der Kathodenströmungskanäle 24 zu lenken, wie es in der Technik gut bekannt ist.

Bei dieser Ausführungsform ist das Kathodeneingangsgas Luft, das durch einen Kompressor 28 an der Kathodeneingangsleitung 30 vorgesehen wird. Der Kompressor 28 treibt die Luft durch die Kathodenkanäle 24 mit einem gewünschten Druck und einem gewünschten Durchsatz bzw. einer gewünschten Strömungsgeschwindigkeit. Da die Kathodeneingangsluft beim normalen Stapelbetrieb manchmal bis auf 3 bar komprimiert wird, kann sie durch den Kompressionsprozess stark erhitzt werden, möglicherweise bis zu 120°C, was die Brennstoffzelle 12 schädigen könnte. Da her umfasst das System 10 einen Wärmetauscher 32, der die Temperatur des Kathodeneingangsgases unter Verwendung eines Stapelkühlmittelfluides auf einer Strömungsleitung 40 verringert.

Ein Brennstoffzellenstapel wird typischerweise zwischen 60°C–80°C betrieben, um die effizienteste und optimierteste Stapelbetriebstemperatur vorzusehen. Um den Brennstoffzellenstapel auf der gewünschten Betriebstemperatur zu halten, wird typischerweise ein Wärmenebensystem verwendet, das ein Kühlfluid durch die Kühlmittelströmungskanäle in den bipolaren Platten 14 und 18 treibt. Insbesondere umfasst das System 10 eine Kühlmittelpumpe 36, die ein Kühlfluid durch einen Kühlmittelkreislauf 38 außerhalb des Stapels und durch die Kühlfluidströmungskanäle in den bipolaren Platten 14 und 18 in dem Brennstoffzellenstapel pumpt. Ein geeigneter Verteiler (nicht gezeigt) kann vorgesehen sein, um das Kühlfluid durch die verschiedenen Strömungskanäle in den Platten 14 und 18 zu verteilen, wie es in der Technik gut bekannt ist.

Ein Anteil des Kühlfluids in dem Kreislauf 38 wird an den Wärmetauscher 32 auf der Leitung 40 geführt, um das Kathodeneingangsgas zu kühlen, wie es oben erwähnt ist. Daher wird das Kathodeneingangsgas auf der Temperatur des Stapels gehalten, sobald dieser seine Betriebstemperatur erreicht. Das Kühlfluid, das durch den Wärmetauscher 32 strömt, wird mit dem Kühlfluid in dem Kreislauf 38 an einem Ausgang des Stapels kombiniert. Ein Kühler (nicht gezeigt) ist typischerweise vorgesehen, um das erhitzte Kühlfluid in dem Kreislauf 38 zu kühlen, so dass das Kühlfluid auf der Betriebstemperatur des Stapels gehalten wird. Eine Steuereinheit 34 steuert den Betrieb der Pumpe 36 und der verschiedenen anderen Komponenten in dem System 10.

Wie es in der Technik gut bekannt ist, arbeiten Brennstoffzellen mit einer gewissen relativen Feuchte auf Grundlage der Betriebstemperatur des Brennstoffzellenstapels und des Drucks innerhalb des Stapels, um einen effizienten Stapelbetrieb vorzusehen. Auch erzeugt der Stapel Produktwasser. Daher besitzen, wenn der Brennstoffzellenstapel abgeschaltet ist, die MEAs 16 in dem Stapel eine gewisse Menge an Feuchtigkeit. Wenn sich das Brennstoffzellensystem 10 in einer kalten Umgebung befindet, kann diese Feuchtigkeit gefrieren, was die MEAs 16 beschädigen kann. Daher ist es in der Technik bekannt, den Brennstoffzellenstapel und die Membrane darin bei der Abschaltung des Systems zu trocknen, um zu verhindern, dass der Stapel beschädigt wird.

Bei einer bekannten Technik wird trockene Luft mit dem Kompressor 28 durch den Stapel getrieben, um ein Trocknen des Stapels vorzusehen. Der größte Teil der Feuchtigkeit ist auf der Kathodenseite der MEAs 16 aufgrund des Produktwassers vorhanden, wobei jedoch auch einige Feuchtigkeit auf der Anodenseite der MEAs 16 vorhanden sein kann, da die MEA 16 feucht ist und Feuchtigkeit durch die MEA 16 von der Kathodenseite zu der Anodenseite diffundiert. Daher lenken Stapeltrocknungstechniken zu Trocknungszwecken auch die Kathodenluft durch die Anodenkanäle 22, wobei geeignete Rohrleitungen und Steuerventile vorgesehen sind, um einen Teil der komprimierten Luft auf der Leitung 30 in die Anodenkanäle 22 zu lenken.

Wenn kalte trockene Umgebungsluft in den Brennstoffzellenstapel nach einem Abschalten eingeführt wird, um den Stapel zu trocknen, verringert dies die Stapeltemperatur an dem Einlass der Anodenkanäle 22 und der Kathodenkanäle 24, was die Luft erhitzt. Mit anderen Worten wird, wenn die Temperatur des Trocknungsgases geringer als die Temperatur des Brennstoffzellenstapels ist, das Trocknungsgas Wärme von dem Brenn stoffzellenstapel entnehmen. Die stärkste und schnellste Kühlung erfolgt an den Strömungsfeldeinlässen. Dieses Heizen des kalten trockenen Gases, das in die Strömungskanäle 22 und 24 eintritt, bewirkt eine Kondensation, die als Bereiche 46 und 48 in 1 dargestellt ist, an dem Eingang zu dem Kanal 22 und 24. Diese Kondensation blockiert die Kanäle 22 und 24 oder beeinträchtigt eine Strömung durch die Strömungskanäle 22 und 24, wodurch das Trocknen des Stapels durch die Luft eingeschränkt werden kann. Mit anderen Worten erhöht die Kondensation den Druckwiderstand der Trocknungsgasströmung. Auch ist flüssiges Wasser schwieriger von dem Stapel zu entfernen, als Wasserdampf.

Gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung sind Techniken zum Trocknen eines Brennstoffzellenstapels in einem Brennstoffzellensystem nach einer Systemabschaltung offenbart. Bei einer Ausführungsform wird das Stapelkühlfluid durch die Strömungskanäle in den bipolaren Platten des Brennstoffzellenstapels gepumpt, nachdem das System abgeschaltet ist, um die Wärme, die immer noch in dem Kühlfluid unmittelbar nach Abschaltung vorhanden ist, dazu zu verwenden, ein thermisches Gleichgewicht in dem Stapel vorzusehen. Bei einer anderen Ausführungsform wird das erhitzte Kühlfluid, das immer noch unmittelbar nach der Systemabschaltung verfügbar ist, durch einen Wärmetauscher für Kathodeneingangsgas geliefert, so dass Trocknungsluft von dem Systemkompressor durch das Kühlfluid erhitzt wird, bevor sie in den Stapel eintritt. Bei einer anderen Ausführungsform ist ein separater Wärmetauscher, wie beispielsweise ein elektrischer Heizer, vorgesehen, der das Trocknungsgas aufnimmt, bevor es in den Brennstoffzellenstapel geliefert wird.

Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden nur beispielhaft unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in welchen:
1 eine schematische Draufsicht eines Brennstoffzellensystems, das einen Kathodenwärmetauscher zum Heizen eines Trocknungsgases zum Trocknen eines Brennstoffzellenstapels in dem System nach einer Systemabschaltung umfasst, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
2 eine schematische Draufsicht eines Brennstoffzellensystems, das eine Kühlfluidströmung zum Beibehalten eines thermischen Gleichgewichtes eines Brennstoffzellenstapels nach einer Systemabschaltung verwendet, um eine Kondensation zu verhindern, gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist; und
3 eine schematische Draufsicht eines Brennstoffzellensystems, das einen Wärmetauscher zum Heizen eines Trocknungsgases zum Trocknen des Brennstoffzellenstapels nach einer Systemabschaltung umfasst, gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
Die folgende Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung, die auf verschiedene Techniken zum Trocknen eines Brennstoffzellenstapels nach einer Systemabschaltung gerichtet ist, ist lediglich beispielhafter Natur und nicht dazu bestimmt, die Erfindung, ihre Anwendung bzw. ihren Gebrauch zu beschränken. Beispielsweise sind die Prozesse zum Trocknen eines Brennstoffzellenstapels hier mit Anwendung auf ein Brennstoffzellensystem an einem Fahrzeug beschrieben. Es sei jedoch angemerkt, dass die Prozesse der Erfindung auch Anwendung auf andere Brennstoffzellen für andere Anwendungen haben können.
Gemäß der Erfindung sind Techniken offenbart, um entweder ein Gas, wie beispielsweise ein Kathodeneingangsgas, Stickstoff, etc., zu heizen, das zum Trocknen des Brennstoffzellenstapels nach einer Systemabschaltung verwendet wird, oder um das thermische Gleichgewicht des Brennstoffzellenstapels nach einer Systemabschaltung aufrechtzuerhalten, um so die Bildung einer Kondensation in dem Stapel aufgrund der Verwendung von trockenem kaltem Gas, das zum Trocknen des Brennstoffzellenstapels verwendet wird, zu verhindern. Ferner kann ein warmes Trocknungsgas mehr Wasserdampf von dem Stapel entfernen, als ein kühles Trocknungsgas.
In 1 schlägt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Verwendung der Pumpe 36 vor, um das Kühlfluid durch den Wärmetauscher 32 auf der Leitung 40 nach einer Systemabschaltung zu pumpen, so dass dieser das Trocknungsgas von dem Kompressor 28 heizt, bevor es an die Kanäle 22 und 24 angelegt wird, um lokale kühle Stellen an dem Einlass zu den Strömungskanälen 22 und 24 zu verhindern. Normalerweise wäre die Pumpe 36 nach einer Systemabschaltung abgeschaltet. Da die Betriebstemperatur des Brennstoffzellenstapels im Normalsystembetrieb zwischen 60°–80°C liegt, besitzt das Kühlfluid in. dem Kühlmittelkreislauf 38 den größten Teil seiner Wärme unmittelbar nach der Systemabschaltung, die für die hier beschriebenen Zwecke verwendet werden kann. Daher ist die Temperatur des Trocknungsgases höher als eine, die eine Kondensation in den Kanälen 22 und 24 bewirken könnte. Die Steuereinheit 34 nimmt die nötigen Eingangssignale zum Betrieb des Systems 10 auf und steuert die Pumpe 36 bei der Abschaltung in Einklang mit der Beschreibung.
Die Pumpe 36 und der Kompressor 28 werden nach einer Systemabschaltung durch Batterieleistung betrieben. Der Kompressor 28 wird bei Umge bungsdruck betrieben, um Energie zu sparen. Ferner kann die Pumpe 36 diskontinuierlich betrieben werden, um das thermische Gleichgewicht in dem Stapel aufrechtzuerhalten und damit Energie zu sparen.
2 ist eine vereinfachte Draufsicht eines Brennstoffzellensystems 20, bei dem gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente in dem System 10 bezeichnen. Diese Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schlägt die Verwendung der Pumpe 36 vor, um das Kühlfluid durch die Strömungskanäle in den bipolaren Platten 14 und 18 nach einer Systemabschaltung zu pumpen, wenn die Pumpe 36 normalerweise abgeschaltet wäre. Das Kühlfluid wird durch die bipolaren Platten 14 und 18 in dem Kühlmittelkreislauf 38 auf einer Leitung 42 geführt. Das durch die Strömungskanäle in den bipolaren Platten 14 und 18 strömende Kühlfluid sieht ein thermisches Gleichgewicht in dem Stapel entlang der Strömungskanäle 22 und 24 vor. Das thermische Gleichgewicht in dem Stapel verhindert lokale kalte Stellen an dem Einlass zu den Strömungskanälen 22 und 24 und verhindert somit, dass das Trocknungsgas, das durch die Kanäle 22 und 24 strömt, kondensiert und Wassertröpfchen darin bildet.
3 ist eine vereinfachte Draufsicht eines Brennstoffzellensystems 50, das eine Technik zum Heizen einer Stapeltrocknungsluft aus den oben beschriebenen Gründen verwendet, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente in dem System 10 bezeichnen. Das Brennstoffzellensystem 50 umfasst einen Wärmetauscher 52, der in der Leitung 30 zwischen dem Wärmetauscher 32 und der Brennstoffzelle 12 positioniert ist, um das Trocknungsgas auf der Leitung 30 nach einer Systemabschaltung zu heizen. Der Wärmetauscher 52 stellt ein zusätzliches Element für diejenigen Brennstoffzellensysteme dar, die in der Technik bekannt sind, insbesondere für die Zwecke des Heizens des Trocknungsgases, das an die Kanäle 22 und 24 angelegt wird, um eine Kondensation zu verhindern, wie oben beschrieben ist. Die Steuereinheit 34 kann den Betrieb des Wärmetauschers 52 nach einer Systemabschaltung steuern. Der Wärmetauscher 52 kann ein beliebiger Wärmetauscher sein, der für die hier beschriebenen Zwecke geeignet ist, wie beispielsweise eine elektrische Heizeinrichtung oder ein Brennerwärmetauscher.
Zusammengefasst ist ein System und ein Verfahren zum Trocknen eines Brennstoffzellenstapels nach einer Stapelabschaltung offenbart. Bei einer Ausführungsform wird ein Kühlfluid durch den Brennstoffzellenstapel gepumpt, nachdem das System abgeschaltet ist, um die Wärme, die immer noch in dem Kühlfluid unmittelbar nach der Abschaltung verfügbar ist, dazu zu verwenden, ein thermisches Gleichgewicht in dem Stapel vorzusehen. Bei einer anderen Ausführungsform wird das erhitzte Kühlfluid, das immer noch unmittelbar nach der Systemabschaltung vorhanden ist, durch einen Wärmetauscher für Kathodeneingangsgas geliefert, so dass Trocknungsluft von dem Systemkompressor durch das Kühlfluid erhitzt wird, bevor es in den Stapel eintritt. Bei einer anderen Ausführungsform ist ein separater Wärmetauscher vorgesehen, der das Trocknungsgas aufnimmt, bevor es in den Brennstoffzellenstapel geliefert wird.

Claims

Brennstoffzellensystem mit: einem Brennstoffzellenstapel, der Kühlfluidströmungskanäle, Kathodenströmungskanäle und Anodenströmungskanäle umfasst; einer Pumpe zum Pumpen eines Kühlfluides durch die Kühlfluidströmungskanäle; und einer Steuereinheit zur Steuerung der Pumpe, so dass die Pumpe nach einer Systemabschaltung das Kühlfluid durch die Kühlfluidströmungskanäle pumpt, wenn ein Trocknungsgas durch die Kathoden- und Anodenströmungskanäle strömt.
System nach Anspruch 1, ferner mit einem Kompressor, wobei der Kompressor das Trocknungsgas durch die Anoden- und Kathodenströmungskanäle treibt.
System nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit die Strömung des Kühlfluides durch die Kühlfluidströmungskanäle nach einer Abschaltung steuert, um ein thermisches Gleichgewicht vorzusehen und eine Kondensation zu verhindern.
System nach Anspruch 1, wobei der Stapel eine abwechselnde Serie von Membranen und bipolaren Platten umfasst, wobei die Anodenströmungskanäle und die Kathodenströmungskanäle zwischen den Membranen und den bipo laren Platten vorgesehen sind und die Kühlfluidströmungskanäle in den bipolaren Platten vorgesehen sind.
System nach Anspruch 1, wobei sich das Brennstoffzellensystem an einem Fahrzeug befindet.
Brennstoffzellensystem mit: einem Brennstoffzellenstapel mit Kathodenströmungskanälen und Anodenströmungskanälen; einem Wärmetauscher, der auf ein Trocknungsgas zum Trocknen des Brennstoffzellenstapels nach einer Systemabschaltung reagiert; und einer Steuereinheit zur Steuerung des Wärmetauschers zum Heizen des Trocknungsgases, bevor es an den Brennstoffzellenstapel geliefert wird.
System nach Anspruch 6, wobei der Wärmetauscher ein Kathodeneingangsgas kühlt, das an die Kathodenströmungskanäle geliefert wird, wenn der Brennstoffzellenstapel Abgabeleistung vorsieht.
System nach Anspruch 6, wobei der Wärmetauscher aus der Gruppe gewählt ist, die elektrische Heizeinrichtungen und Brennerwärmetauscher umfasst.
System nach Anspruch 6, ferner mit einem Kompressor, wobei der Kompressor das Trocknungsgas durch Anoden- und Kathodenströmungskanäle treibt.
System nach Anspruch 6, wobei der Stapel eine abwechselnde Serie von Membranen und bipolaren Platten umfasst, wobei die Anodenströmungskanäle und die Kathodenströmungskanäle zwischen den Membranen und den bipolaren Platten vorgesehen sind.
System nach Anspruch 6, wobei sich das Brennstoffzellensystem an einem Fahrzeug befindet.
Verfahren zum Trocknen eines Brennstoffzellenstapels nach einer Stapelabschaltung, wobei das Verfahren umfasst, dass eine Pumpe nach der Stapelabschaltung betrieben wird, um ein Kühlfluid durch Strömungskanäle in dem Stapel zu führen, nachdem der Stapel abgeschaltet ist, um so ein thermisches Gleichgewicht in dem Stapel vorzusehen und eine Kondensation in dem Stapel zu verhindern.
Verfahren nach Anspruch 12, ferner umfassend, dass eine Luftströmung verwendet wird, die durch die Strömungskanäle durch einen Kompressor getrieben wird, um den Stapel zu trocknen.
Verfahren zum Trocknen eines Brennstoffzellenstapels nach einer Stapelabschaltung, wobei das Verfahren umfasst, dass ein Stapeltrocknungsgas durch einen Wärmetauscher geliefert wird, um das Trocknungsgas zu heizen, bevor das Trocknungsgas an den Brennstoffzellenstapel geliefert wird, um den Brennstoffzellenstapel zu trocknen.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Wärmetauscher ein Kathodeneingangsgas kühlt, das an Kathodenströmungskanäle geliefert wird, wenn der Brennstoffzellenstapel Abgabeleistung liefert.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Trocknungsgas Luft ist, die über einen Kompressor durch Kathodenströmungskanäle getrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Wärmetauscher aus der Gruppe gewählt ist, die elektrische Heizeinrichtungen und Brennerwärmetauscher umfasst.